МОДИФІКОВАНІ АЛГОРИТМИ ЛІНІЙНОГО СКАНУВАННЯ В КОМП'ЮТЕРНІЙ ТОМОГРАФІЇ

Анотація

Вступ. У цій роботі досліджується та аналізується ефективність нового підходу до комп’ютерної томографії, що базується на методиці конусної томографії з використанням прямолінійної траєкторії руху джерела випромінювання. Стандартні наближені методи реконструкції, попри їхню швидкість, можуть призводити до зниження якості зображень, що критично для діагностики, наприклад, при виявленні новоутворень малого розміру на ранніх стадіях.

Методи. Запропонований підхід, заснований на точних методах реконструкції, тому проєкційні дані, отримані від такої геометрії сканування, повні, що дозволяє очікувати точну та високоякісну реконструкцію об’єкта. Однак практичне застосування такої геометрії сканування має певні недоліки й обмеження, тому пропонуються кілька варіантів можливих модифікацій алгоритму.

Результати. У статті наведено результати дослідження ефективності методів реконструкції зображень на основі моделювання різних сценаріїв сканування. Результати свідчать про високу точність реконструкції у використанні квадратно-замкненої траєкторії за обмеженої довжини ходу випромінювача.

Висновки. Розроблено аналітичний алгоритм реконструкції та проведено його порівняння з класичним алгоритмом Фельдкампа–Девіса–Крейса. Результати показали, що новий алгоритм забезпечує точнішу реконструкцію та швидшу обробку даних, що сприятиме поліпшенню діагностичних процедур у медичній практиці.

Посилання

Bulavin, L., Zabashta, Y., Motolyha, O., & Senchurov, S. (2017). Analysis of stability of tomographic reconstruction of X-ray medical images. Biofizychnyi Visnyk Biophysical Bulletin, 37(1), 9–15 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.26565/2075-3810-2017-37-02

Fu, Z., Tseng, H.W., & Vedantham, S. (2024). An attenuation field network for dedicated cone beam breast CT with short scan and offset detector geometry. Scientific Reports, 14, 319. https://doi.org/10.1038/s41598-023-51077-1

Haltmeier, M. (2014). Exact reconstruction formulas for a Radon transform over cones. Inverse Problems, 30(3), 035001. https://doi.org/10.1088/0266-5611/30/3/035001

Smith, B.D. (1990). Cone-beam tomography: recent advances and a tutorial review. Optical Engineering, 29(5), 524–534. https://doi.org/10.1117/12.55621

Tao, B., Shen, Y., Sun, Y., Huang, W., Wang, F., & Wu, Y. (2020). Comparative accuracy of cone‐beam CT and conventional multislice computed tomography for real‐time navigation in zygomatic implant surgery. Clinical Implant Dentistry and Related Research, 22(6), 747–755. https://doi.org/10.1111/cid.12958

Weiwen, W., Chao, Q., & Fenglin, L. (2016). Filtered Back-Projection Image Reconstruction Algorithm for opposite parallel linear CT scanning. Acta Optica Sinica, 36(9), 0911009. https://doi.org/10.3788/aos201636.0911009

Withers, P.J., Bouman, C., Carmignato, S., Cnudde, V., Grimaldi, D., Hagen, C.K., Maire, É., Manley, M., Du Plessis, A., & Stock, S.R. (2021). X-ray computed tomography. Nature Reviews Methods Primers, 1, 18. https://doi.org/10.1038/s43586-021-00015-4